Apostila posicionar TD revisão 2019

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Faculdade de Tecnologia de Sorocaba 
“José Crespo Gonzales” 
 
 
Coordenadoria de Fabricação Mecânica 
Coordenadoria de Projetos Mecânicos 
 
 
 
 
TECNOLOGIA DE DISPOSITIVOS 
 
 
 
POSICIONAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Eng.° Antonio Garcia Netto 
Professora: Itália Ap. Zanzarini Iano 
 
Ano 2019 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
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Índice 
 
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 4 
1.1 Conceito .......................................................................................................................... 4 
1.1.1 Check list do anteprojeto - Procedimentos para projeto .................................................. 5 
1.1.2 Análise do produto ......................................................................................................... 5 
1.1.3 Análise da operação ........................................................................................................ 5 
1.1.4 Análise do equipamento ................................................................................................. 5 
1.1.5 Análise das condições de operação ................................................................................ 6 
1.1.6 Análise de custo ............................................................................................................. 6 
1.1.6.1 Exemplo ...................................................................................................................... 6 
1.2 Objetivos do dispositivo ................................................................................................. 8 
1.3 Classificação ................................................................................................................... 8 
1.3.1 Dispositivos Universais .................................................................................................... 8 
1.3.2 Dispositivos não convencionais ....................................................................................... 8 
1.3.3 Observações no estudo da peça para efetuar-se um bom dispositivo .............................. 9 
1.4 Elementos de um dispositivo ....................................................................................... 10 
2 POSICIONAR .................................................................................................................... 11 
2.1 Princípios da locação..................................................................................................... 12 
2.2 Graus de liberdade ........................................................................................................ 12 
2.2.1 Locar ............................................................................................................................. 13 
2.2.1.1 Semi locação ............................................................................................................. 13 
2.2.1.2 Locação .................................................................................................................... 13 
2.2.1.3 Locação plena ........................................................................................................... 14 
2.2.2 Centrar ......................................................................................................................... 14 
2.2.2.1 Semi centragem ........................................................................................................ 14 
2.2.2.2 Centragem ................................................................................................................ 14 
2.2.2.3 Centragem plena ....................................................................................................... 14 
2.2.3 Hiperlocação ................................................................................................................ 15 
2.2.3.1 Exemplos de hiperlocação ......................................................................................... 15 
2.3 Superfície de Referência ou referenciais ..................................................................... 18 
2.3.1 Requisitos para escolha da superfície de referência ou referencial ................................ 19 
2.3.2 Análise das cotas da peça ............................................................................................. 19 
2.3.3 Análise das tolerâncias da peça .................................................................................... 19 
2.3.4 Análise dos detalhes de referência ................................................................................ 20 
2.3.5 Simbologia para estudo (simplificada) ........................................................................... 21 
2.3.6 Regra para utilização de pontos de contato entre a peça/posicionador .......................... 21 
2.3.7 Exercícios de análise de graus de liberdade .................................................................. 22 
2.4 Posicionadores ............................................................................................................. 30 
2.4.1 Tipos de posicionadores ................................................................................................ 30 
2.4.1.1 Posicionador tipo plano .............................................................................................. 30 
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2.4.1.2 Posicionador tipo cume .............................................................................................. 31 
2.4.1.3 Posicionador tipo espigão ........................................................................................... 31 
2.4.1.4 Posicionador rígido ..................................................................................................... 31 
2.4.1.5 Posicionador ajustável ................................................................................................ 32 
2.4.1.6 Posicionador basculável ............................................................................................. 32 
2.4.1.7 Posicionador auxiliar .................................................................................................. 32 
2.4.1.8 Posicionador tipo balancim ......................................................................................... 33 
2.5 Sistemas centrantes ...................................................................................................... 34 
2.5.1 Centrantes de 1 eixo ..................................................................................................... 34 
2.5.2 Centrantes de 2 eixos.................................................................................................... 35 
2.6 Posicionamento por furos ............................................................................................ 37 
2.6.1 Cálculo de folga ............................................................................................................ 38 
2.7 Exercícios de posicionadores ....................................................................................... 39 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 44 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
1.1 CONCEITO 
 
Dispositivo é todo acessório complementar de uma máquina, ferramenta 
ou processo de produção, destinado a permitir a realização de uma operação 
dentro dos requisitos de Qualidade e Produtividade, assim como o 
aperfeiçoamento de uma operação realizada sempre visando o aumento da 
Produtividade e melhoria da Qualidade, também é função dos dispositivos a 
melhoria das condições de segurança da operação, visando a proteçãodos 
operadores e equipamentos. 
 
 Exemplo: 
 
Necessita-se fazer um furo cego de diâmetro 12 mm com profundidade de 
50 mm em um bloco de aço 1020. Pode-se tentar realizar essa operação 
utilizando uma furadeira manual segurando o bloco de aço com as mãos. Pode 
ser que consiga-se realizar a operação, mas com certeza não haverá uma boa 
precisão no furo, a operação será demorada e corre-se o sério risco do 
bloco se soltar das mãos e provocar um acidente. Pode-se melhorar essa 
situação usando um acessório muito comum nas oficinas que é a morsa. Com 
esse acessório já se consegue prender a peça com maior segurança, reduzindo 
o risco de acidentes. Como a peça ficará firme na morsa tem-se também uma 
maior garantia na qualidade da operação, além de conseguir realizá-la com 
maior velocidade. Essa morsa que aqui se trata como um acessório das 
máquinas é também chamada de dispositivo. Se essa operação vai ser realizada 
em uma série muito grande de peças, num ritmo de produção seriada, a morsa 
comum não atenderá quanto a velocidade necessária para a produção, dessa 
forma, ter-se que utilizar um dispositivo especialmente projetado para a 
operação, com posicionadores, sujeitadores, máscara e guia de broca. 
 
O sucesso do projeto do dispositivo é resultado da habilidade do projetista 
em analisar todas as condições e informações pertinentes a operação de 
manufatura e eliminar as dificuldades e problemas associados a essa operação. 
O projeto de um dispositivo tem início na análise da situação, escolha das 
alternativas e finalmente a colocação da ideia no papel, seus detalhes são 
projetados e desenvolvidos em croquis e na cabeça dos projetistas. A 
responsabilidade do projetista é de obter as melhores condições de produção 
das peças ou produtos, de acordo com o requerido nos desenhos e com o menor 
custo possível. 
 
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 1.1.1 CHECKLIST DO ANTEPROJETO, PROCEDIMENTOS PARA 
PROJETO. 
 
 Vê-se alguns procedimentos de análise que se seguidos pelos projetistas 
irão reduzir a possibilidade de problemas nos projetos de dispositivos. 
Têm-se cinco fases ou passos a serem seguidos para desenvolvimento 
de um projeto de dispositivos: 
 
1.1.2 ANÁLISE DO PRODUTO: 
 
 Propriedades - Condutividade térmica, durabilidade, dureza, 
usinabilidade, resistência elétrica, rigidez, resistência, peso; 
 Forma do Material - Barra, fundido, forjado, barra pré-cortada, 
estampado, componente; 
Tipo do Material - Ferroso, não ferroso, não metálico; 
 Geometria - Cônico, cilíndrico, chato, piramidal, esférico, trapezoidal, 
superfícies irregulares; 
 Especificações de Detalhes - Furos, relevos, superfícies, etc., 
características da forma, localização, características da posição, medidas, 
condições da superfície. 
 
1.1.3 ANÁLISE DA OPERAÇÃO: 
 
 Operações de Transformação por Usinagem - Furação, brochamento, 
brunimento, chanframento, corte, desbaste, fresamento, retificação (plana, 
cilíndrica, centerless, furo), lapidação, torneamento, geração de engrenagem, 
roscamento, etc; 
 Operações de Montagem - Colagem, prensagem, rebitagem, 
aparafusamento, soldagem, etc; 
 Operações de Inspeção - Geometria, testes físicos, testes não 
destrutivos, testes mecânicos, condições da superfície, dimensionamento; 
 Outras Operações - Pintura, tratamento térmico, tratamento de 
superfícies, etc. 
 
1.1.4 ANÁLISE DO EQUIPAMENTO: 
 
 Tipo de equipamento de usinagem (transformação) - Torno, retífica, 
fresadora, brunidora, polidora, etc., (condições dos equipamentos); 
 Tipo de Equipamento de Montagem ou Inspeção; 
 Outros Equipamentos; 
 Condições do Equipamento - se o equipamento sofreu 
alterações/manutenções ao longo do tempo. 
 
NORMALMENTE AS ETAPAS 1.1.2 E 1.1.3 SÃO ANALISADAS EM 
CONJUNTO. 
 
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1.1.5 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO: 
 
 Esta fase analisa as condições de trabalho, como tempos de operação, 
tempos mortos, condições de fadiga, ergometria, segurança, normalmente nessa 
fase são observados os aspectos referente as condições de posicionamento, 
fixação e soltura das peças: 
 
 Locação - Posicionamento angular, eixos, planos, superfícies, 
concentricidades, paralelismo, perpendicularidade, simetria, etc.; 
 Cavaco - Acumulação, retirada; 
 Posicionamento relativo a ferramentas e ao dispositivo - Indexação, 
rotações, etc.; 
 Sujeição - Atuação manual ou automática, direção das forças de sujeição, 
intensidade da força de sujeição, facilidade, rapidez e segurança; 
 Fluido Refrigerante. 
 
 1.1.6 ANÁLISE DE CUSTO: 
 
 Como se verá adiante, uma das principais funções de um dispositivo é a 
redução dos custos de produção, dessa forma é necessário que o dispositivo a 
ser projetado esteja dentro do planejado na relação “custo x benefício”. 
 
 1.1.6.1 Exemplo: 
 
 Tem-se que fresar um lote de 500 peças, o custo de produção é de R$ 
16,00 por peça. Um dispositivo especial para essa operação custará R$ 500,00 
a um custo de operação de R$ 12,00 por peça. Pergunta-se: 
 a-) Haverá ganho no uso desse dispositivo? 
 b-) Qual o menor lote de produção para termos um ganho no uso do 
dispositivo? 
 
 Resolução: 
 
 a-) Custo de Produção: CP = 16,00 / peça 
 Custo de Operação: COP = 12,00 / peça 
 
 Ponto de equilíbrio entre os custos se dará quando houver a amortização 
do custo do dispositivo, satisfazendo a seguinte equação: 
 
 CP = COP + CDISP / Lote Produção 
 
 Substituindo-se pelos dados: 
 
 16,00 = 12,00 + 500,00 / LP 
 LP = 500,00 / (16,00 - 12,00) 
 LP = 125 peças 
 
 
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 b-) Como o lote é de 500 peças e superior ao lote do ponto de equilíbrio, 
pode-se afirmar que haverá um ganho na utilização do dispositivo. Pode-se ver 
mais claramente essa situação analisando-se o gráfico abaixo: 
 
 Custo Peça = CDISP / Lote + COP 
 
Lote Custo Peça 
100 pçs 17,00 
200 pçs 14,50 
300 pçs 13,70 
400 pçs 13,25 
500 pçs 13,00 
 
 
Retorno do Investimento (simplificado): 
 
 S = KT + (T/N) 
 
onde: 
 S = Ganho anual bruto antes despesas 
 K = Expectativa de retorno do investimento após impostos 
 T = Custo estimado do ferramental 
 N = Vida estimada do ferramental 
 
 Exemplo: 
 S = R$ 750,00 
 K = 15% desejado 
 T = R$ 1200,00 
 N = 2 anos 
 
 S = (K x T) + (T / N) 
750,00 = (K x 1200,00) + (1200,00 / 2) 
750,00 - 600,00 = 1200,00 K 
Então: 
K = 0,125 ou 12,5% 
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1.2. OBJETIVOS DE UM DISPOSITIVO 
 
Como visto, os principais objetivos de um dispositivo são proporcionar a 
simplificação dos processos produtivos, melhoria da qualidade e da 
produtividade, redução de refugos e retrabalhos, eliminação de tempos mortos, 
melhoria no aproveitamento dos equipamentos disponíveis, automatizando parte 
da operação. Todas essas melhorias obtidas com o uso de um dispositivo devem 
se traduzir em uma redução nos custos da operação. 
Em muitos casos, o dispositivo não é analisado como redução de custo 
de fabricação, pois sua utilização é fundamental para a realização da operação. 
Por exemplo; em uma operação de manuseio de materiais em alta temperatura, 
ou materiais radioativos, temos a necessidade de usar um dispositivo, tipo garra, 
ou até um manipulador, pois é impossível fazer a operação com as mãos, nesses 
casos importa muito mais o aspecto segurança do que custo. 
 
1.3. CLASSIFICAÇÃO 
 
Um dispositivo será classificado de acordo com sua utilização, podendo 
ser ferramenta, utensílio, componente, acessório, etc. Para simplificar nosso 
estudo, serão classifica-los em duas categorias: dispositivos universais e 
dispositivos não convencionais. 
 
 1.3.1 DISPOSITIVOS UNIVERSAIS 
 
 São aqueles que, devido à sua grande utilização,já foram padronizados 
ou normalizados; são dispositivos que não requerem projeto específico para uso, 
e podem ser encontrados à venda. São as ferramentas, utensílios e dispositivos 
como morsa, placas de torno, pinças, grampos, etc. 
 
 1.3.2 DISPOSITIVOS NÃO CONVENCIONAIS 
 
 São aqueles, que pela sua característica de especialização, necessitam 
de um projeto específico e são utilizados em peças e operações específicas, 
normalmente não são intercambiáveis e tem utilização única. Esses dispositivos, 
quando identificada uma utilização mais ampla, poderão ser fabricados em série 
e passar a ser dispositivo universal. 
O ideal é procurar fazer dispositivos não convencionais partindo de 
componentes padronizados, reduzindo o custo pela reutilização de 
componentes, por isso é importante tentar utilizar o máximo de componentes 
padronizados e normalizados nos projetos de dispositivos. 
 
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 1.3.3 ALGUNS PONTOS QUE DEVEM SER OBSERVADOS NO 
ESTUDO DA PEÇA COM PROPÓSITO DE SE PROJETAR UM BOM 
DISPOSITIVO 
 
 Antes de projetar o novo dispositivo, verifique a disponibilidade de usar 
um dispositivo padronizado, mesmo que ele tenha que sofrer algumas 
adaptações. 
 Verifique também, os dispositivos existentes na fábrica e que poderão ser 
modificados para uso. 
 Projete os dispositivos usando, sempre que possíveis componentes 
padronizados. 
 As escolhas das superfícies de referência, para o posicionamento, devem 
obedecer aos critérios de cotas e superfícies alternativas, conforme será visto 
adiante. 
 Utilize as mesmas superfícies de referência, sempre que possível, para 
todas as operações a serem feitas na peça, eliminando dessa forma os erros 
acumulativos devido à mudança das superfícies de referência. 
 Os pontos de suporte da peça devem prover o máximo de estabilidade à 
peça. 
 Quando mais de três pontos tiverem que ser utilizados, os suportes 
adicionais devem ser passíveis de ajustes manuais (em operações lentas) ou 
serem dos tipos compensadores. 
 Os pontos de contato com os suportes devem ser tão pequenos quanto 
possível, porém sem causar danos às superfícies provocados pela força de 
fixação ou pela ação das ferramentas. 
 Suportes ou posicionadores precisam ser facilmente substituídos quando 
desgastados. 
 Colocar os posicionadores fora da área de coleta dos cavacos, 
providenciando a fácil saída dos mesmos. 
 Faça localizadores fortes o suficiente para resistir às forças de corte. 
 Utilize posicionadores em Carbide (sinterizado a base de Cobalto) para 
peça abrasiva. 
 Use no dispositivo tolerâncias dentro das relações 1:3, 1:5 ou 1:10 da 
tolerância da operação, já para medição procure utilizar sempre instrumentos 
com precisão 10 vezes maior que a dimensão a ser medida (relação 1:10). 
 Providencie local para entrada e saída do fluído refrigerante. 
 Não se esqueça dos detalhes de segurança do operador. 
 
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1.4. ELEMENTOS DE UM DISPOSITIVO 
 
 Para compor um dispositivo, divide se de acordo com o tipo de 
componente: 
 
 - Posicionadores - Num dispositivo é o componente mais importante, 
pois é responsável pela qualidade e repetibilidade da operação; 
 - Sujeitadores - Também muito importante e é responsável pela 
manutenção da posição da peça impedindo movimentos indesejáveis durante a 
operação; 
 - Elementos estruturais - Garantem a rigidez do dispositivo, impedem 
deformações que prejudiquem a operação; 
 - Guias, barramentos, mancais de rolamento - São os elementos 
responsáveis pelos movimentos controlados entre os componentes do 
dispositivo; 
 - Elementos auxiliares normalizados - São os parafusos, rolamentos, 
etc., elementos que não necessitam projeto especial, pois podem ser utilizados 
conforme encontrados no mercado; 
 - Elementos auxiliares especiais - Fusos, máscaras de furar, buchas 
guia de broca, etc. Apesar de especiais, muitos são normalizados, mas 
necessitam de uma adequação ao dispositivo; 
 - Sistemas de proteção ao dispositivo ou à máquina - Parte importante 
do dispositivo que visa dar segurança ao mesmo e as máquinas são protetores 
contra cavacos, contra respingo de solda, contra respingo de pintura, etc.; 
 - Sistemas de segurança operacional - Tão importante que faz parte da 
definição de dispositivo, são proteções para o operador como chaves fim de 
curso, portas de segurança, etc.; 
 - Sistemas automáticos - Pneumáticos, hidráulicos, elétricos, etc., 
constituem o aperfeiçoamento de dispositivos, eliminando operações manuais; 
 - Sistemas de manipulação - Robôs e manipuladores, sistemas de 
movimentação e transporte, sistemas de medição, automática e manual; 
 - Sistemas de controle - CNC, CLP, computadores, etc;
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2. POSICIONAR 
 
A primeira providência a ser feita com a peça é colocá-la em uma posição 
definida, no dispositivo para que se possam realizar as operações necessárias. 
Um posicionamento bem feito vai possibilitar uma operação dentro do 
esperado, já um posicionamento feito de maneira incorreta pode representar 
uma “peça morta”. 
 Pode se definir o posicionamento de uma peça como sendo a colocação 
da mesma numa posição definida em relação ao sistema de referência 
adotado, sem que haja necessidade de efetuarem-se ajustes nesse 
posicionamento, e podendo o mesmo ser repetido inúmeras vezes dentro das 
necessidades da operação. 
 Para exemplificar, imagine o posicionamento de um aluno dentro de uma 
sala de aula, isso poderá ser feito através de coordenadas partindo das paredes 
e do solo, assim, um determinado aluno poderá ter uma posição definida na sala 
atribuindo-se valores a essas coordenadas, 3 metros da parede lateral esquerda, 
5 metros da parede frontal, no nível do solo. Para se ter um posicionamento mais 
correto deve-se acrescentar mais algumas informações, como: sentado, de 
frente para o quadro, mãos sobre a carteira, etc. Todas essas informações vão 
possibilitar a repetição da posição desse aluno sempre que necessário. Portanto 
considera-se que o posicionamento é perfeito quando a repetibilidade da posição 
desejada é feita dentro do esperado. 
 
 Adota-se o sistema de referência de acordo com o tipo de operação a ser 
realizada, em uma usinagem, pode se considerar o sistema de referência como 
sendo o “work envelop” da máquina. Já em uma operação de manipulação pode 
se considerar o “work envelop” do manipulador e em alguns casos de transporte, 
o sistema de referência pode ser o prédio ou uma unidade fabril. 
WORK ENVELOP é o volume descrito pelo percurso da ferramenta em 
uma máquina, por exemplo, em uma fresadora, é a distância máxima atingida 
pela ferramenta nos sentidos longitudinal e transversal e na altura da mesma. 
Em uma operação de fresamento deve se tomar como referencial esse work 
envelop, fazendo com que as peças fiquem posicionadas dentro do campo de 
ação da máquina. 
 No exemplo acima, o sistema de referência adotado foi a sala de aula, já 
posicionar o aluno na escola, bastará informar a sala e o prédio que ele se 
encontra, outras informações de posicionamento, como se ele está sentado ou 
não, são irrelevantes ao caso. Da mesma forma que saber a posição de alguém 
em viagem pelo país, bastará informar o Estado e a Cidade que ele se encontra 
para completar a informação, ou seja, a escolha do sistema de referência a ser 
adotado está relacionada com o tipo de operação a ser feita, a precisão 
necessária e o nível de informações que satisfarão a repetibilidade do 
posicionamento dentro de um regime de produção seriada. 
 O estudo do posicionamento deve levar em consideração que a operação 
seja feita de forma rápida e segura evitando-se as possibilidades de ter se várias 
posições para a mesma peça no dispositivo, pois apesar da importância do 
posicionamento da peça na qualidade da operação, ele sozinho não agrega valor 
ao produto,somente agrega custo. 
 
 
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2.1. PRINCÍPIOS DA LOCAÇÃO 
 
 A locação da peça é o primeiro e mais importante passo do projeto de um 
dispositivo, ela requer constante e total atenção do projetista. 
 Nunca deve se esquecer de que o propósito do dispositivo é locar, 
suportar, sujeitar a peça e garantir essa condição a todas as demais peças do 
lote a ser produzido. 
 Em muitos dispositivos, são projetados pequenos detalhes que impedem 
a colocação errada da peça no dispositivo, isso é chamado “pokayoke” que é 
uma palavra japonesa que significa à prova de erros. A utilização desses 
recursos visa aumentar a segurança da operação e principalmente aumentar a 
produtividade, eliminando a necessidade de o operador pensar e decidir no 
posicionamento da peça. 
 
2.2. GRAUS DE LIBERDADE 
 
Uma peça pode assumir qualquer posição dentro de um sistema de 
referência, a liberdade que ela tem de assumir essas posições é chamada de 
graus de liberdade. São seis os graus de liberdade possíveis, três eixos - x, y, z, 
três planos - xy, xz, yz. 
Quando se limita a liberdade da peça de assumir qualquer posição 
segundo um eixo ou plano, a peça está sendo posicionada nesse eixo ou plano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alguns autores utilizam 12 graus de liberdade sendo eixos x, -x, y, -y, z, -
z e planos xy, -xy, xz, -xz, yz, -yz. 
 
 
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 2.2.1 LOCAR 
 
 Chama-se de locação o posicionamento da peça segundo os eixos: x, y, 
z. 
 
 2.2.1.1 SEMI LOCAÇÃO 
 
 Posicionar a peça em relação à um eixo. 
Utiliza-se a semi locação, por exemplo, quando vai se realizar operações 
de desbaste ou fresamento em peças onde somente é importante a dimensão 
da altura da mesma. 
2.2.1.2 LOCAÇÃO 
 
 Posicionar a peça em relação a dois eixos. 
 Na fabricação de um furo passante ou um canal, as medidas importantes 
são somente duas, posicionamento do furo em dois eixos, ou posicionamento do 
rasgo e profundidade do mesmo, nesses casos bastará o posicionamento de 
dois eixos para se realizar o posicionamento da peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2.1.3 LOCAÇÃO PLENA 
 
 Posicionar a peça em relação aos três eixos. 
 A operação de furo cego necessita além do posicionamento dos eixos do 
furo, uma cota para a profundidade do mesmo, acarretando no posicionamento 
em três eixos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2.2.2 CENTRAR 
 
 Quando se posiciona a peça em relação aos planos: xy, xz, yz, 
chamamos de Centragem. 
 Normalmente, o posicionamento dos planos é feito em conjunto com os 
eixos, somente operações específicas, como torneamento, requerem 
posicionamento em relação a planos e não a eixos. 
 
 2.2.2.1 SEMI CENTRAGEM 
 
 Posicionar a peça em relação a um plano. 
Não é comum a utilização de somente um plano de posicionamento. 
 
 2.2.2.2 CENTRAGEM 
 
 Posicionar a peça em relação a dois planos. 
 Nas operações de torneamento, citadas acima, é feita a centragem da 
peça na placa, ou seja, é feito o posicionamento da peça em relação a dois 
planos. 
 
 2.2.2.3 CENTRAGEM PLENA 
 
 Posicionar a peça em relação aos três planos. 
 Haverá a necessidade da centragem plena, ou seja, em relação aos três 
planos em operações complexas ou em peças com superfícies irregulares. 
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 A escolha do grau de liberdade da peça e consequentemente dos eixos e 
planos que irá ser posicionada, depende da peça e da operação que será 
realizada. 
 
Uma mesma peça pode ter graus de liberdade diferentes dependendo da 
operação que será feita. 
 
Adiante será visto alguns exemplos de peças e operações e seus 
respectivos graus de liberdade. 
 
 
2.2.3 HIPERLOCAÇÃO 
 
A importância de escolher corretamente os graus de liberdade faz com 
que se tenha uma otimização no projeto do posicionador, se houver menos 
posicionadores que o necessário, ou colocar erradamente, haverá dificuldade na 
produção seriada da peça, também a colocação excessiva de posicionadores 
pode trazer uma hiperlocação, que ocorre quando se faz a utilização de um 
número excessivo de eixos ou planos de posicionamento, conforme o exemplo 
abaixo. Portanto deve-se sempre ter o número exato de posicionadores nos 
eixos e planos determinados. 
 
2.2.3.1 Exemplos de hiperlocação: 
 
Exemplo 1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Neste caso tem-se apoio em quatro pontos, o que não garante o 
posicionamento é a possível instabilidade, pois poderá ter apenas três pontos 
apoiados e se alternando, o que gerará dúvida de posicionamento. 
 
 
Exemplo 2: 
 
Peça a ser fabricada: 
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No caso da peça ser fabricada com máxima tolerância da cota A, a peça 
será posicionada pela superfície inferior de A, e se for fabricada com mínima 
tolerância da cota B, ela será posicionada pela superfície inferior de B, gerando 
dúvidas de posicionamento: 
 
 
 
 
Podendo ocorrer: 
 - Instabilidade da peça no dispositivo; 
 - Erro de Posicionamento em X devido à variação do ângulo da peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Posicionador 
Peça 
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Exemplo 3: 
 
Posicionamento de peças com cantos retos (90º) e erros de 
posicionamento devido a variação desses valores angulares, ao ser usado no 
dispositivo mais de um plano em eixos distintos. 
Caso a peça venha com tolerância angular de ± 1º: 
 
 
 
 
 
 
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2.3. SUPERFÍCIES DE REFERÊNCIA OU REFERÊNCIAIS 
 
São as superfícies que serão utilizadas para se definir o posicionamento 
da peça. 
Em peças simétricas, cilíndricas, é comum ter-se o posicionamento em 
função da linha de centro, sendo a mesma o referencial nesses casos. 
 Exemplo: 
 Como exemplo tem-se a peça abaixo, onde se pretende fazer um furo 
cego de diâmetro 10 mm. Para posicionar a peça no dispositivo, necessita-se 
escolher onde os elementos que irão dar a posição da peça no dispositivo irão 
encostar. 
 
 
 
 
 
 Podem-se escolher para o eixo x as superfícies C ou E, para o eixo y as 
superfícies A ou B e para o eixo z as superfícies D ou F. Essa escolha que se 
faz não será aleatória, deve ser de tal forma que dois projetistas sempre 
escolham as mesmas superfícies. Então, para fazer a escolha da superfície de 
referência devem-se seguir alguns critérios: 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
19 
 
2.3.1. REQUISITOS PARA ESCOLHA DA SUPERFÍCIE DE 
REFERÊNCIA OU REFERÊNCIAL 
 
Os requisitos para escolha das melhores referências para o 
posicionamento da peça são os seguintes: 
- Análise das cotas da peça – Define as superfícies de referências ideais 
da peça; 
- Análise das tolerâncias da peça – Define as superfícies de referências 
alternativas da peça; 
- Análise dos detalhes de referência - Entalhes, furos, rasgos, rebaixos 
(normalmente usamos para posicionamento de planos). 
 
2.3.2. ANÁLISE DAS COTAS DA PEÇA 
 
Escolha da superfície de referência ideal. 
Quando o projetista elabora uma peça, seja ela para uso final ou um 
componente de um conjunto, ele apresenta, através das cotas, as dimensões 
que realmente interessam na peça. Deve-se considerar que a superfície de onde 
sai a cota do posicionamento da operação é o melhor referencial para esse 
posicionamento, no exemplo dado, as cotas de posicionamento do furo a ser 
realizado saem das superfícies: 
 
- Eixo X = Superfície E; 
- Eixo Y = Superfície A; 
- Eixo Z = Superfície D. 
 
Estas superfícies devem ser prioritariamente utilizadas para o 
posicionamento da peça. 
 
2.3.3. ANÁLISE DAS TOLERÂNCIAS DA PEÇA 
 
Escolha dasuperfície de referência alternativa. 
 
Em algumas situações, a utilização da superfície determinada pela cota 
não constitui uma solução prática, ou seja, poder-se-ia ter um dispositivo mais 
barato e prático utilizando outras superfícies de referência. 
Pegando o exemplo acima observando o eixo y, no lugar de utilizar-se a 
superfície A como referência, irá se utilizar a superfície B. Nesse caso, uma parte 
da tolerância dada pelo projetista para a profundidade do furo irá ser utilizada na 
troca da superfície de referência, obedecendo a seguinte equação: 
 
 
 
 
 
 ∑ tol da operação a ser feita 
- ∑ tol da peça da peça recebida 
 _ 
 Nova Tolerância de trabalho 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
20 
 
 
 
No exemplo, como a dimensão do furo tem somatória de tolerância igual 
a 0,6 mm, e a dimensão entre as superfícies A e B tem somatória de tolerância 
igual a 0,4 mm, temos uma nova tolerância de trabalho igual a 0,6 mm - 0,4 mm, 
ou seja, sobra para a operação 0,2 mm como nova tolerância de trabalho. 
Deve-se observar que ao fazer essa mudança de superfície de referência, 
reduz-se a tolerância final para a operação, pois parte dela estará sendo utilizada 
nessa troca. Dessa forma deve-se tomar cuidado para não inviabilizar a 
operação, aumentando o custo da mesma ou aumentando o índice de retrabalho 
e refugo. 
Também se tem que observar que não se pode trabalhar com 
tolerância zero ou negativa, pois em ambos os casos, já se tem peças mortas 
antes mesmo de se começar a operação. 
 
- Análise Detalhada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3.4. ANÁLISE DOS DETALHES DE REFERÊNCIA 
 
É necessária a análise dos detalhes da peça, os quais sejam referências 
para o posicionamento da peça. 
Uma última análise deve ser feita quanto aos detalhes que necessitam de 
um posicionamento específico, como rasgos, entalhes, etc. Normalmente essa 
análise é feita para a definição do posicionamento nos planos de referência. 
 
 
 Peça com medida 
nominal, furo com 6 
mm de profundidade. 
 Peça com medida 
máxima 10,2 mm, 
furo com 6,2 mm de 
profundidade. 
 Peça com medida 
mínima 9,8 mm, furo 
com 5,8 mm de 
profundidade. 
Linha da máquina 
Linha da broca 
Medida nominal pç. 
Superfície Ref. 
Alternativa 
Superfície 
Ref. Ideal 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
21 
 
2.3.5. SIMBOLOGIA PARA ESTUDO DE DISPOSITIVOS 
(SIMPLIFICADA) 
 
Um método para auxiliar a análise das peças, é a marcação das 
superfícies que serão utilizadas para que se possa colocar os posicionadores e 
os sujeitadores. Uma marcação simplificada pode ser apresentada a seguir: 
 
 
2.3.6. REGRA PARA UTILIZAÇÃO DE PONTOS DE CONTATO ENTRE 
A PEÇA E O POSICIONADOR (Regra 3-2-1) 
 
Uma dica que pode ser utilizada sempre é a determinação de pontos, 
planos e retas de posicionamento conforme a regra abaixo, isso impedirá a 
hiperlocação e garantirá o posicionamento correto da peça sempre. 
 
1° eixo - utilizar um plano ou três pontos; 
 
2° eixo - utilizar uma reta ou dois pontos; 
 
3° eixo - utilizar um ponto. 
 
 
 
 
Três pinos restringem cinco 
graus de liberdade. 
Somente uma superfície 
está definida. 
Cinco pinos restringem 
oito graus de liberdade. 
Duplas superfícies estão 
definidas. 
Seis pinos restringem 
nove graus de liberdade. 
Todas as superfícies estão 
definidas. 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
22 
 
2.3.7. EXERCÍCIOS DE ANÁLISE DE GRAUS DE LIBERDADE: 
 
Sequência para resolução dos exercícios: 
 
1º - Definir Sistema de referência, utilizar vista frontal; 
2º - Definir os graus de Liberdade da peça em relação à operação; 
3º - Definir Superfície de Referência Ideal; 
4º - Estudo de Superfície de Referência Alternativa; 
5° - Estudo do posicionador para as superfícies estudadas; 
6º - Estudo da melhor sequência de trabalho. 
 
1) Operação furo passante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
23 
 
2) Operação: 1° furo passante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
24 
 
3) Operação: 2° furo passante à 90° do primeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
25 
 
4) Operação: Fazer os dois rasgos passantes em uma única 
operação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tol. Geral: ±0,25 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
26 
 
5) Operação: Fazer os dois rasgos passantes em duas operações 
independentes: 
 
Tol. Geral: ±0,25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
27 
 
6) Operações: Fazer furo cego e canal passante em duas operações 
independentes, objetivando a escolha da melhor sequência de trabalho: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Melhor sequência: 
 
 Furo Canal ( ) ou Canal Furo ( ) 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
28 
 
7) Operações: Fazer os dois furos, dois rasgos passantes e dois rebaixos 
em operações independentes, objetivos: realizar todos os estudos de 
graus de liberdade, superfície de referência ideal e alternativas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tolerância Geral ±0,1 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
29 
 
8) Operações: Fazer o furo cego, diâmetro e chanfro em operações 
independentes, conforme desenho abaixo: 
Objetivo: realizar estudo completo de posicionamento. 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
30 
 
2.4. POSICIONADORES 
São os elementos que em contato com a superfície de referência 
escolhida, posicionam a peça para a operação. 
São elementos que posicionam e suportam as peças através de pontos 
adequados, de modo que elas não possam ser fletidas por ocasião da sujeição 
e também ofereçam resistência as forças de corte, decorrentes da usinagem, de 
forma que sejam mantidas sua forma natural e sua posição correta no 
dispositivo. 
Pode-se dividi-los em dois grupos, os Apoios e os Batentes, sendo que as 
principais diferenças entre eles estão no eixo de utilização. Os apoios são 
utilizados para posicionar as peças no eixo y, dessa forma devem ser projetados 
para suportar o peso das peças, já os batentes são utilizados para posicionar as 
peças nos eixos x e z. 
O desenho do posicionador é feito em função da superfície que fará o 
contato, como regra geral tem-se que o melhor é ser feito o contato com um 
único ponto, evitando-se situações de duplo posicionamento ou mesmo de 
dúvidas no posicionamento. Se a superfície da peça permitir, por exemplo, no 
posicionamento de uma peça usinada, o contato poderá ser através de um plano 
ou uma reta, ficando a regra da seguinte forma: 
1° eixo - utilizar um plano ou três pontos; 
2° eixo - utilizar uma reta ou dois pontos; 
3° eixo - utilizar um ponto. 
A precisão necessária para o posicionador deve ser em função da 
precisão da operação, sendo 1/10 à 1/5 da tolerância da operação. 
 
2.4.1. TIPOS DE POSICIONADORES: 
 
2.4.1.1 POSICIONADOR TIPO PLANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Serve para apoiar superficies de forma esférica. 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
31 
 
2.4.1.2 POSICIONADOR TIPO CUME 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Serve para apoiar superficies planas. 
 
2.4.1.3 POSICIONADOR TIPO ESPIGÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Serve para apoios de superficies de formas cilíndricas.2.4.1.4 POSICIONADOR RÍGIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tem uma posição definida no dispositivo e não permite regulagens. 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
32 
 
2.4.1.5 POSICIONADOR AJUSTÁVEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pode ser regulado por meio de parafusos ou outros meios, porém, devem-
se prever sistemas que impeçam o "ajuste" durante a operação. 
 
2.4.1.6 POSICIONADOR BASCULÁVEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São usados quando se tem a necessidade de efetuar alguma operação 
na face de contato do dispositivo com a peça. 
 
2.4.1.7 POSICIONADOR AUXILIAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Servem para auxiliar a levar a peça à posição correta de posicionamento, 
normalmente são sistemas móveis, e seu acionamento é por mola. 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
33 
 
2.4.1.8 POSICIONADOR TIPO BALANCIM 
 
Quando não for possível o apoio em um só ponto, devemos decompor 
esse em tantos quanto forem necessários, procurando manter uma só referência 
de posicionamento. O dispositivo que é utilizado para essa decomposição é 
chamado Balancim. 
 
Balancim de Três Pontos: 
 
Decomposição de um ponto em três 
 
Balancim de Dois Pontos: 
 
 
A decomposição de um ponto em dois ocorre para o apoio de peças 
alongadas e serve para melhor distribuir as forças. 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
34 
 
Apoio de mais de Três Pontos: 
 
 
Podemos usar no máximo três pontos de apoio para definir um plano, 
quando houver necessidade da utilização de mais pontos de apoio, podemos 
decompô-los conforme mostra a figura acima. 
 
2.5. SISTEMAS CENTRANTES 
 
São dispositivos que permitem a localização da linha de simetria de uma 
peça, podem ser de um só eixo, como prismas, ou de dois eixos, como as morsas 
auto centrantes, as placas de três castanhas e as pinças de ação externa ou 
interna. 
 
2.5.1 CENTRANTES DE 1 EIXO: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Morsas, placa de 2 castanhas, garras de 2 dedos, sendo que para que 
todos estes mecanismos sejam centrantes, necessitam que seus acionamentos 
tenham movimentos simultâneos e opostos, em direção ao mesmo ponto no 
centro. 
 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
35 
 
 
Prismas – centrantes de 1 eixo pois sempre um dos mordentes dos 
dispositivos estará fixo e outro móvel, a garantia do posicionamento da peça em 
relação a um eixo de simetria se dá pela geometria do prisma que leva a peça a 
mesma posição central do prisma. 
 
Confirma-se, através da figura acima, o posicionamento em relação a 1 
eixo de simetria das peças (eixo X), visto que peças do mesmo lote com 
variações de tolerâncias em seus comprimentos (L), ou variações no ângulo de 
quebra de canto das peças, não terão o mesmo posicionamento em Y. 
 
2.5.2 CENTRANTES DE 2 EIXOS: 
 
 
 
a) 
b) 
c) 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
36 
 
a) Morsa centrante com duplo prismas (4 pontos) - para que o sistema 
centralize a peça é necessário que os prismas sejam espelhados (mesmo ângulo 
de prisma), e que os dois lados tenham movimentos iguais, em direção ao 
mesmo centro. 
b) Placa de 3 castanhas convencional - com ação dependente entre as 
castanhas, o que significa que quando uma castanha avança em direção ao 
centro será acompanhado pelos demais na mesma intensidade. Havendo a 
necessidade de maior numero de pontos de contato, pode-se utilizar placas com 
um número maior de castanhas, desde que, tenham movimentos sincronizados 
em direção ao centro. 
c) Pinça - neste caso as hastes das pinças (3 ou mais hastes) se fecham 
abraçando a peça de forma sincronizada, levando-a em direção ao centro da 
pinça. 
 
Morsa centrante de 3 pontos. 
 
 
 
 
Quando há a necessidade de contato em três pontos da peça e não possa 
ser utilizada um dispositivo convencional, pode-se projetar uma morsa centrante 
com face plana e um prisma (3 pontos de contatos). Nesse caso para que o 
sistema centralize a peça em relação aos 2 eixos é necessário que ambos os 
lados do dispositivo sejam móveis, e que, o lado plano tenha movimentação 
diferente em relação ao lado contendo o prisma. 
Portanto, se for utilizado como sistema de movimentação um fuso 
contendo rosca direita e esquerda, deve-se atentar para que os passos sejam 
distintos e ainda deve-se calcular o ângulo do prisma de acordo com essa 
diferença entre os passos das roscas esquerda e direita, conforme exemplo. 
 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.6. POSICIONAMENTO POR FUROS 
 
O posicionamento de uma peça feita através de um furo ou orifício da 
peça pode apresentar um erro de posicionamento quando o mesmo for feito com 
a utilização de um pino cilíndrico como posicionador. 
Na figura abaixo, pode-se observar esse erro de posicionamento. A 
solução para esse tipo de ajuste é a utilização de pinos cônicos (conicidade de 
5 à 7 graus) ou pinças de ação interna, como mostrado nas figuras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Posicionador tipo pino cilíndrico. 
 
 
Onde o ângulo teta é 
calculado no exemplo ao 
lado, considerando-se que o 
valor do passo da rosca 
direita é de 2,5 e o passo da 
rosca esquerda 3,0: 
Sen  = a 
 c 
Sen  = 2,5 
 3,0 
Sen  = 0,833 
 = 56,5 º 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
38 
 
2.6.1. CÁLCULO DE FOLGA 
 
Folga Mínima: Ø Furo Min. - Ø Pino Máx. 
 
Folga Máxima: Ø Furo Máx. - Ø Pino Mín. 
 
Erro Máximo: 2 x Folga Máxima. 
 
Exemplo: 
 
Adotando valores para o Ø do Furo de 10,20 a 10,40 mm (tolerância de 
±0,10); 
Sendo a folga Mínima desejada = 0,10 mm; 
 
O pino terá valor de Ø Pino de 10,08 a 10,10 mm (regra de 10 vezes mais 
preciso ±0,01); 
 
Folga Mín. = 10,2 - 10,10 = 0,1 mm 
Folga Máx. = 10,4 – 10,08 = 0,32 mm 
Erro Máx. = 2 x 0,32 mm = 0,64 mm 
 
Pode-se solucionar esse erro, caso a operação não tenha tolerância 
suficiente para tal variação de valores, o uso de pino cônico ou pinça interna. 
 
 
 
 
 Posicionador tipo pinça interna 
 
 
 Posicionador tipo cônico 
 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
39 
 
2.7. EXERCÍCIO S COMENTADOS DE ANÁLISE DE RESTRIÇÃO DE 
GRAUS DE LIBERDADE DE POSICIONADORES: 
 
O posicionamento da peça se 
dá através de 2 pinos com pontas 
cônicas que se assemelham a um 
prisma, portanto, somente uma linha 
de simetria será posicionada – eixo 
X. 
 Y 
X 
 Z 
 Y 
X 
 Z 
O posicionamento da peça se 
dá através de pino cônico que desliza 
sobre o eixo, quando a peça é 
posicionada seu peso vencerá a mola 
inferior e encostará a peça no pino 
lateral, portanto, o pino cônico 
encontrará as 2 linhas de simetria do 
furo – eixos X e Z, enquanto o pino 
lateral encontrará a posição em Y. 
 Y 
X 
 Z 
O posicionamento do furo 
cego da peça se dá através de um 
cone seccionado em três áreas de 
contato menores, portanto, somente 
duas linhas de simetria serão 
posicionadas – eixos X e Z. 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
40 
 
 
 
O posicionamento da peça se dá através do prisma, portanto, somete uma 
linha de simetria é posicionada – eixo X. 
Todos os parafusos e demais componentes são para ajustes de setup. 
 
 
O posicionamento do furo passante da peça se dá através de uma pinça 
interna, a qual garante posicionamento da peça em relação à duas linhas de 
simetria - eixos X e Z, já a peça sendo encostada na superfície inferior garante 
o posicionamento do eixo Y. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Y 
X 
 Z 
 Y 
X 
 Z 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
41Este dispositivo contém um batente basculante com mola e stop, para 
facilitar a colocação da peça. 
O ponto de contato do posicionador no batente fixo (posicionador), é 
removível pois é a região mais solicitada do dispositivo, portanto de fácil 
substituição. 
Devido a sua construção, ao se instalar um relógio comparador, pode-se 
aferir a circularidade das peças. 
Quanto a posicionamento não garante nenhuma linha de centro, somente 
posicionamento em relação ao eixo X no encosto da peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O posicionamento da peça se dá através de duplo prisma (morsa auto 
centrante de 4 pontos) que posicionará a peça em relação as duas linhas de 
simetria – eixos X e Y. 
O pino C serve somente para manter a peça apoiada, no caso de peças 
alongadas ou pesadas, antes do seu posicionamento final, pois caso ele 
mantenha contato com a peça depois da morsa fechada, ocorrerá hiperlocação. 
 
 Y 
X 
 Z 
 Y 
X 
 Z 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
42 
 
De acordo com os exemplos anteriores, faça a análise dos dispositivos a seguir: 
 
 
Apostila de Tecnologia de Dispositivos 
43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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44 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS: 
 
GRANT, E. Hiram. – Dispositivos em usinagem. 
 
MAURI, H. – Construção de dispositivos – Vol I e II 
 
S.M.E. – Handbook of jigs and fixture desing. 
 
ASFAHL, C. Ray – Robots and manufacturing automation. 
 
HENRIKSEN, Erik K. – Jig and fixture design manual.